La pléiotropie est un phénomène dans lequel un seul gène a un impact sur des traits phénotypiques multiples, apparemment sans rapport. Par exemple, les défauts du gène SOX10 causent le syndrome de Waardenburg de type 4, ou WS4, qui peut provoquer des défauts de pigmentation, des déficiences auditives et l’absence de contractions intestinales nécessaires pour l’élimination. Cette diversité de phénotypes résulte du modèle d’expression de SOX10 dans le développement embryonnaire et fœtal précoce. SOX10 se trouve dans les cellules de crête neurale formant des mélanocytes, qui sont impliqués dans la pigmentation et aussi dans le développement précoce de l’oreille. SOX10 est également exprimé dans le tissu nerveux contribuant éventuellement au système nerveux entérique dans l’intestin, qui contrôle les contractions nécessaires à l’élimination des déchets. De cette façon, SOX10 présente des effets pléiotropes, parce qu’il influence plusieurs phénotypes.

Les effets pléiotropes de SOX10

La pléiotropie peut survenir par le biais de plusieurs mécanismes. La pléiotropie génétique se produit lorsqu’un gène possède diverses fonctions en raison de l’encodage d’un produit qui interagit avec plusieurs protéines ou catalyse plusieurs réactions. Par exemple, chez l’homme, une copie anormale du gène SOX10, dans laquelle une région est supprimée, peut entraîner des défauts de développement qui comprennent un toupet blanc, des iris de différentes couleurs (p. ex. un bleu et un brun) et des régions de peau non pigmentée. Ces traits sont tous des symptômes d’un trouble appelé syndrome de Waardenburg de type 4, ou WS4, un trouble récessif autosomique qui entraîne de multiples défauts de pigmentation. Les effets pléiotropes de SOX10 dans WS4 s’étendent vers des symptômes supplémentaires apparemment sans rapport avec la pigmentation, tels que la perte auditive. Les personnes atteintes de WS4 souffrent également d’un manque de contractions intestinales, ce qui entraîne une hypertrophie du côlon et des difficultés à éliminer les déchets. Ces symptômes indiquent que, en plus d’affecter la pigmentation, SOX10 affecte également l’audition et contribue à un phénotype anormal de l’intestin.

Modèles d’expression au début du développement

La capacité de SOX10 à exercer ses effets pléiotropes peut s’expliquer par son expression dans le développement embryonnaire et fœtal précoce, au cours duquel il se trouve dans les cellules de crête neurale qui conduisent finalement à la formation de cellules pigmentaires appelées mélanocytes. En plus de la pigmentation, les mélanocytes influencent l’audition, puisqu’on les trouve dans l’oreille en formation. SOX10 est également exprimé dans les cellules ganglionnaires de l’intestin postérieur terminal qui contribuent à la formation du tractus gastro-intestinal et contrôlent les contractions intestinales. Cela explique les problèmes d’élimination et les colons hypertrophiés chez certains individus WS4. Par conséquent, SOX10 est un exemple de gène pléiotrope, parce qu’il a un impact sur plusieurs processus de développement et influence de multiples traits phénotypiques.